吳麗萍 陶芹 吳蕊

摘要 以春筍為原料，以水溶性膳食纖維（soluble dietary fiber，SDF）提取率為考察指標，采用酶法與堿法相結(jié)合的方式，通過單因素及正交試驗設(shè)計，優(yōu)化春筍膳食纖維提取工藝，并對春筍膳食纖維的功能特性進行研究。結(jié)果表明：酶堿法提取春筍膳食纖維最佳工藝為α-淀粉酶用量0.5%，木聚糖酶用量0.4%，NaOH濃度0.6%，堿解時間120 ?min，在此條件下春筍水溶性膳食纖維的提取率為12.70%，持水力為7.721 ?g/g，膨脹力為7.963 ?mL/g，持油力為3.368 g/g，對膽酸鹽的吸附量為11.79 mg/g，亞硝酸鈉的吸附量為39.87 μg/g，具有良好的功能特性。

關(guān)鍵詞 春筍;膳食纖維;酶堿法;功能特性

中圖分類號 TS201 ?文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2020）10-0134-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.10.036

Abstract In this paper， spring bamboo shoots were used as raw materials， and watersoluble dietary fiber （SDF） was used as an indicator.Through single factor and orthogonal test design， the combination of enzymatic method and alkali method was used to optimize the extraction process of spring bamboo shoot dietary fiber.Functional characteristics were studied.The results showed that the optimum process for extracting spring bamboo dietary fiber by enzyme and alkali method was 0.5% αamylase， 0.4% xylanase， 0.6% NaOH， and 120 min alkaline solution.Under those conditions，the extraction rate of watersoluble dietary fiber of spring bamboo shoots was 12.70%， the water holding capacity was 7.721 g/g， the expansion force was 7.963 mL/g， the oil holding capacity was 3.368 g/g， the adsorption amount of cholate was 11.79 mg/g， and the adsorption amount of sodium nitrite was 39.87 μg/g.The product had good functional properties.

Key words Spring bamboo shoots; Dietary fiber; Enzyme and alkali method; Functional properties

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春筍是一種資源豐富的食用筍，富含植物蛋白、氨基酸、微量礦物質(zhì)元素，具有較高的營養(yǎng)價值，符合當代人們對健康綠色產(chǎn)品的需求。近年來，許多國內(nèi)外學者研究表明，春筍具有防癌、抗衰老、減肥降脂、改善腸道健康等生理功能[1-2]，在膳食纖維資源開發(fā)上極具潛力。膳食纖維（dietary fiber，DF）[3]是維系人體健康不可或缺的一類營養(yǎng)素。其中，可溶性膳食纖維（solubledietary fiber，SDF）[4]主要有降膽固醇、控制血糖、改善糖尿病狀況等功效;不可溶性膳食纖維（insoluble dietary fiber，IDF）主要作用于腸道，產(chǎn)生機械蠕動[5]，排出有害物質(zhì)，達到快速消化的目的，故在功能特性方面，可溶性膳食纖維優(yōu)于不溶性膳食纖維。

由于新鮮春筍儲藏期較短，經(jīng)濟效益不高，市場上普遍以真空包裝筍干、罐頭的形式出售[6]，而該方式未能合理利用春筍皮、老莖等副產(chǎn)品，使得春筍并未得到充分的綜合開發(fā)利用，造成資源浪費。然而，春筍皮渣等下腳料中膳食纖維含量豐富，因此尋找一種高效的春筍膳食纖維提取方法可以提高春筍的利用價值。

目前，國內(nèi)外提取膳食纖維的方法主要包括酶法、化學法、發(fā)酵法和膜分離法[7]。酶法提取膳食纖維較溫和，但提取率低[8];化學法提取率較高，但易造成膳食纖維破損，降低膳食纖維的理化特性[9]。該研究采用酶法結(jié)合化學法對春筍膳食纖維進行改性，并分析改性后的春筍膳食纖維品質(zhì)及理化性能，該方法旨在提高春筍的應(yīng)用價值，為春筍的資源利用提供理論基礎(chǔ)，同時為高纖維功能性食品原料的制備提供有效途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

春筍（黃山本地作物）、α-淀粉酶（九鼎化學科技有限公司）、木聚糖酶（義馬煤業(yè)集團生化高科技工程有限公司）、氫氧化鈉化學純、鹽酸、無水乙醇分析純（上海潤捷化工試劑有限公司）、TGL-20M離心機（上海盧湘儀離心機儀器有限公司）、FA2004N電子分析天平（西安麒麟試驗儀器有限公司）;HH-S數(shù)顯恒溫水浴鍋（常州市偉嘉儀器制造有限公司）;SH1-水流抽氣真空泵抽濾機;DHG-9240立式干燥箱（蘇州亞泰烘箱制造有限公司）;YB-600型高速多功能粉碎機（浙江永康市速鋒工貿(mào)有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 春筍膳食纖維的提取工藝。

1.2.1.1 工藝流程。春筍膳食纖維的提取工藝見圖1。

1.2.1.2 操作要點。

清洗春筍皮，置于65 ℃干燥箱中干燥10 h，干燥后粉碎至1～2 mm的小顆粒粉末[10]，保存以備后期使用。將預(yù)處理后的粉末進行酶解，準確稱取一定量粉末，加15倍蒸餾水，均勻攪拌，加入一定量淀粉酶，調(diào) pH為中性，在65 ℃水浴鍋保溫反應(yīng)2 h，滅酶;加入一定量木聚糖酶，55 ℃ 下水浴酶解150 min，滅酶后過濾。按料液比1∶20加入0.6% NaOH溶液堿解120 min，過濾取上清液，用4倍體積無水乙醇沉淀，105 ℃下干燥，直至恒重即得可溶性膳食纖維（SDF）。

1.2.2 試驗設(shè)計。

1.2.2.1 α-淀粉酶用量對SDF提取率的影響。稱取5份等量春筍（2.0 g），按 1∶15的料液比加入蒸餾水，于65 ℃、pH7.0 條件下分別加入0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%的α-淀粉酶和0.4%木聚糖酶，滅酶后過濾，按料液比1∶20加入0.6%NaOH溶液堿解120 min，研究α-淀粉酶用量對SDF提取率的影響。

1.2.2.2 木聚糖酶用量對SDF提取率的影響。稱取5份等量春筍（2.0 g），按 1∶15 的料液比加入蒸餾水，于65 ℃、pH7.0 條件下分別加入0.2%、0.3% 0.4%、0.5%、0.6%的木聚糖酶和0.5% α-淀粉酶，滅酶后過濾，按料液比1∶20加入0.6%NaOH溶液堿解120 min，研究木聚糖酶用量對SDF提取率的影響。

1.2.2.3 NaOH濃度對SDF提取率的影響。稱取5份等量春筍（2.0 g），按 1∶15 的料液比加入蒸餾水，于65 ℃、pH7.0條件下分別加入0.4%木聚糖酶和0.5% α-淀粉酶，滅酶后過濾，按料液比1∶20加入0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7% NaOH溶液，研究不同NaOH濃度對SDF提取率的影響。

1.2.2.4 堿解時間對SDF提取率的影響。稱取5份等量春筍（2.0 g），按 1∶15 的料液比加入蒸餾水，于65 ℃、pH7.0條件下分別加入0.4%木聚糖酶和0.5% α-淀粉酶，滅酶后過濾，按料液比1∶20加入0.6% NaOH溶液，分別堿解30、60、90、120、150 min，研究堿解時間對SDF提取率的影響。

1.2.2.5 正交試驗設(shè)計。在單因素試驗基礎(chǔ)上，為了優(yōu)化試驗結(jié)果，以SDF提取率為考察指標，選取α-淀粉酶用量、木聚糖酶用量、NaOH濃度、堿解時間4個因素進行L9（34）正交試驗設(shè)計。

1.2.3 春筍膳食纖維理化性質(zhì)的測定

1.2.3.4 吸附亞硝酸鹽能力的測定。

根據(jù)亞硝酸鹽標準曲線制作方法[12]，得出膳食纖維吸附亞硝酸根能力標準曲線：y=0.014 1x-0.002 3，R2=0.998 1。參照任雨離等[12]所述方法進行，稱取2.0 g試樣于250 ?mL錐形瓶中，加入100 ?mL 20 μg/mL亞硝酸鈉溶液，混勻后振搖30 ?min，過濾，吸取10 ?mL濾液并稀釋至100 ?mL，再吸取稀釋后的溶液10 ?mL 于25 ?mL帶塞比色管中，按照亞硝酸鹽標準曲線制作方法中加入4.5 mL氯化銨緩沖液步驟操作，測定溶液的吸光值，并同時做試劑空白。帶入標準曲線方程并計算溶液中亞硝酸鹽含量。

1.2.3.5 吸附膽酸鹽能力的測定。

參照陳亞非等[13]方法進行，稱取2.0 g試樣于錐形瓶中，加入含0.2 g膽酸鈉的0.15 mol/L NaCl溶液100 mL，調(diào)節(jié)pH 7.0，振搖、離心，取1 mL上清液，根據(jù)標準曲線的制作方法測定膽酸鈉吸附量。膽酸鈉測定方法采用糠醛比色法[14]。

膽酸鈉的吸附量= （吸附前膽酸鈉的量-吸附后清液殘余量） /樣品的質(zhì)量

2 結(jié)果與分析

2.1 α-淀粉酶用量對SDF提取率的影響

由圖2可知，在α-淀粉酶的用量低于0.5%時，SDF提取率隨其增加逐漸增大，并在0.5%時取得最大提取率。這是因為α-淀粉酶促進纖維素水解，生成小分子單糖或多糖，之后隨著α-淀粉酶用量增加，底物濃度不變，酶會水解長鏈淀粉，使鏈斷裂，SDF提取率會有所下降[15]。因此，最適α-淀粉酶用量為0.4%～0.6%。

2.2 木聚糖酶用量對SDF提取率的影響?

由圖3可知，在木聚糖酶的用量低于0.4%時，SDF提取率隨其增加而提高，并在0.4%時取得最大提取率。之后隨著木聚糖酶用量繼續(xù)增加，SDF提取率反而下降。原因在于，酶量0.4%之前木聚糖酶還未達到飽和，隨著酶量增加至飽和時，SDF提取率達到最大值。但由于酶量繼續(xù)增加，SDF發(fā)生溶解，導致SDF提取率下降[15]。因此，最適木聚糖酶用量為0.3%～0.5%。

2.3 NaOH濃度對SDF提取率的影響?

由圖4可知，NaOH濃度在0.3%～0.4%時，隨著NaOH濃度不斷提升，SDF提取率也逐漸上升，當NaOH用量濃度達0.5%時，提取率達到峰值，當NaOH濃度再持續(xù)升高，提取率持平且有下降趨勢。這是因為NaOH溶液在SDF獲取中的作用是破壞氫鍵，使其從纖維素和半纖維素之間斷開，從而增加SDF在堿液中的溶解度。當NaOH溶液濃度相對較小時，其提供的介質(zhì)環(huán)境不能夠?qū)⒗w維素與半纖維素之間的氫鍵悉數(shù)斷開;NaOH溶液濃度過大時會毀壞部分纖維素結(jié)構(gòu)，并且NaOH溶液用量增加，造成浪費。綜上所述，正交試驗選擇NaOH濃度為0.4%～0.6%。

2.4 堿解時間對SDF提取率的影響?

由圖5可知，在一定時間范圍內(nèi)，隨著處理時間的增加，反應(yīng)充分，SDF提取率隨之增加，90 min取得最大值。若堿解時間太短，底物與酶接觸反應(yīng)時間不充足，也會導致蛋白質(zhì)降解不完全;若堿解時間過長，可有效地促進纖維的水解或溶解，即SDF被過度水解，生成小分子物質(zhì)，因此，隨堿解時間繼續(xù)增加，提取率反而降低[16]。由圖5可知，堿解的最適宜時間為60～120 min。因此，選用60～120 min作為提取SDF的適宜堿解時間。

2.5 單因素及正交試驗結(jié)果分析

通過單因素試驗分析，以SDF提取率為考察指標，選取α-淀粉酶用量、木聚糖酶用量、NaOH濃度、堿解時間4個因素進行L9（34）正交試驗設(shè)計，因素水平如表1所示。

觀察表2，從表中的極差R可以分析各個因素對春筍膳食纖維SDF提取率的影響順序為C>B>A>D，即NaOH濃度>木聚糖酶用量>α-淀粉酶用量>堿解時間。由正交試驗結(jié)果表中k值大小，確定最佳組合為A2B2C3D3，即當α-淀粉酶用量為 0.5%、木聚糖酶用量為 0.4%、NaOH濃度為0.6%、堿解時間120 min時提取率最高。針對正交試驗結(jié)果進行方差分析，根據(jù)F值的大小可以判斷各因素對春筍可溶性膳食纖維提取率影響的強弱。由方差分析結(jié)果可知，α-淀粉酶、木聚糖酶、氫氧化鈉、堿解時間的F值依次為1.723、6.047、8.293，1.000。木聚糖酶用量和氫氧化鈉濃度對于試驗結(jié)果影響顯著，這與極差分析結(jié)果一致。在A2B2C3D3工藝條件下做驗證試驗，春筍膳食纖維提取率為12.70%，高于正交試驗中的任何一組。

2.6 膳食纖維的理化性質(zhì)分析

從表3和圖6可知，酶堿法提取春筍可溶性膳食纖維的持水力、膨脹力、持油力、吸附亞硝酸鹽能力和吸附膽酸鹽能力均比單一的酶法或堿法提取的效果好，其持水力為7.721 g/g，膨脹力7.963 ?mL/g，持油力3.368 g/g，對膽酸鹽的吸附量為11.79 mg/g，對亞硝酸鈉的吸附量為39.87 μg/g。

3 結(jié)論

通過研究確定酶堿法提取春筍膳食纖維的最佳工藝為α-淀粉酶用量0.5%、木聚糖酶用量0.4%、NaOH濃度0.6%、堿解時間120 min，在此工藝條件下，春筍膳食纖維的提取率為12.70%，達到預(yù)期效果。對春筍膳食纖維的功能特性進行研究，結(jié)果表明酶堿法制備的春筍膳食纖維具備良好的持水力、膨脹力、持油力、吸附亞硝酸鹽能力和吸附膽酸鹽能力，可作為良好的功能性食品原料。

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